Question

【題目】隨著社會的發展，人們生活水平的提高，人們的住房條件也得到了很大的改善．小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運送到6m高的樓上，小明利用物理課上學過的滑輪組，設計了如圖甲所示的材料搬運方案（其中每個滑輪重30N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250N，不計繩重及摩擦）．

（1）計算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力？
（2）小明爸爸觀察了該裝置后，他想如果將該裝置的滑輪位置顛倒（如圖乙所示）是否會更省力一些，請你你通過計算說明小明爸爸的想法是否正確．
（3）求兩種方案的機械效率之比？

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖甲知通過動滑輪繩子的段數n=3，

繩子的拉力：由F= （G+G滑）= （600N+30N）=210N，

所能承受的最大拉力為250N，所以沒有超過繩子的最大承受力

答：計算說明繩子的拉力沒有超過繩子的最大承受力；

（2）解：滑輪位置顛倒后，由圖乙知，人站在樓上，繩子最后朝上拉，可由外向內畫出滑輪組的連線如圖所示：

；

由圖知，n′=4，此時繩子自由端拉力：

F′= ×（G+2G滑）= ×（600N+2×30N）=165N，

由此可知，小明爸爸的想法正確

答：小明爸爸的想法正確

（3）解：由η= = = 可得：

= = = = ．

答：兩種方案的機械效率之比為22：21

【解析】（1）由圖甲知通過動滑輪繩子的段數n，由F= （G+G滑）計算繩子的拉力，從而知是否超過繩子的最大承受力；（2）由圖乙知，人站在樓上，繩子最后朝上拉，由此畫出滑輪組的連線，計算繩子拉力從而知小明爸爸的想法是否正確；（3）不計繩重及摩擦，由η= 計算兩種方案的機械效率之比．
【考點精析】本題主要考查了滑輪組繩子拉力的計算的相關知識點，需要掌握1、根據題意確定重物和動滑輪的重力由幾段繩承擔，用n 表示．2、確定重物的上升距離，和拉力F 的繩端的移動距離；重物的上升距離為:h則拉力F 的繩端的移動距離就是：nh；3、看是否計動滑輪的重力．（繩重與摩擦一般情況都不計）當不計動滑輪重力時，拉力F = (1/n)G物 ；當計動滑輪重力時，拉力F = (1/n)（G物 + G輪）才能正確解答此題．